Uma turbina a vapor opera em regime permanente com pressão de entrada de 5 Mpa e 500^circ C e na saída a pressão é de 10 kPa e título de 0,85 . Supondo que a vazão mássica seja de 2,5 kg / s determine a potência produzida nesta turbina.

Passo 1

Beleza, olha só o que o enunciado diz: temos uma turbina a vapor operando em regime permanente. Na entrada o vapor está a 5 MPa e 500 °C, e na saída a pressão cai para 10 kPa com título (fração de vapor) x = 0,85. A vazão mássica é de 2,5 kg/s. A parada aqui é: “qual a potência que a turbina produz?”
Conteúdo que vamos usar: termodinâmica de escoamento (1ª Lei para fluxo aberto) e tabelas de vapor para achar entalpias.
O que precisamos:
  • Entalpia do vapor superaquecido na entrada, h₁.
  • Entalpia da mistura na saída, h₂ (usando título).
  • Equação de potência: .

Passo 2

Primeiro, pega a entalpia na entrada, h1 approx 3376 kJ/kg . Como o vapor está a 5 MPa e 500 °C, você abre a tabela de vapor superaquecido e vê algo como
Isso significa que cada quilo de vapor carrega ~3376 kJ de energia interna/entalpia.

Passo 3

Agora a saída: pressão 10 kPa e título x = 0,85. Na tabela saturada a 10 kPa, temos:
h_f (líquido saturado) ≈ 191,8 kJ/kg
h_g (vapor saturado) ≈ 2583,9 kJ/kg
Então a entalpia da mistura é
h2 = hf + x,(hg - hf) = 191,8 + 0,85,(2583,9 - 191,8) approx 2225,1 kJ/kg

Passo 4

O trabalho específico que a turbina entrega (por kg de vapor) é a diferença de entalpias:
w = h1 - h2 = 3376,0 - 2225,1 approx 1150,9 kJ/kg

Passo 5

Finalmente, a potência é a vazão mássica vezes esse trabalho específico:
dot W = dot m , w = 2,5 kg/s times 1150,9 kJ/kg approx 2877,3 kW approx 2,88 MW

Resposta

A potência produzida pela turbina é cerca de 2,88 MW.

Exercícios relacionados